(57)【要約】  本発明は、衝突強度を表す信号を生成する方法であって、それぞれ異なる空間方向の加速度を表す少なくとも３つの信号を受信するステップ（１０２）と、３つの信号から、方向に依存しない変数を計算するステップ（１０３）と、時間窓にわたって方向に依存しない変数の積分値を求めるステップ（１０４）と、求められた積分値に基づいて、衝突強度を表す信号を生成するステップ（１０５）とを備える方法を記載している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
特に車両のために衝突強度を表す信号を生成する方法であって、
それぞれ異なる空間方向の加速度を表す少なくとも３つの信号を受信するステップ（１０２）と、
３つの信号から、方向に依存しない変数を計算するステップ（１０３）と、
時間窓にわたって方向に依存しない変数の積分値を求めるステップ（１０４）と、
求められた積分値に基づいて、衝突強度を表す信号を生成するステップ（１０５）と、
を備える、特に車両のために衝突強度を表す信号を生成する方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
方向に依存しない変数から重力加速度を表す値を減算することによって、方向に依存しない変数の適合を行う方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、
３つの信号のうちの少なくとも１つの信号から重力加速度を表す少なくとも１つの値を減算することによって、３つの信号のうちの少なくとも１つの信号の適合を行う方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法において、
３つの信号のローパスフィルタ処理を行う方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法において、
積分値を連続的に求める方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法において、
積分値とあらかじめ定義された閾値との比較を行う方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法において、
衝突強度を表す信号を外部の受信装置および／または携帯端末に伝送するために送信装置（３０４）の制御を行う方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法の全てのステップを実施するように構成されたコンピュータプログラム。
【請求項９】
請求項８に記載のコンピュータプログラムが保存された機械読取可能なメモリ媒体。
【請求項１０】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法の全てのステップを実施するように構成された電子制御ユニット（３０２）。
【請求項１１】
請求項１０に記載の電子制御ユニット（３０２）と、異なる３つの空間方向に加速度を検出することができる３軸加速度センサ（３０３）とを含む装置（３０１）。
【請求項１２】
請求項１１に記載の装置（３０１）において、
装置が、衝突強度を表す信号を外部の受信装置および／または携帯端末に伝送するための送信装置（３０４）を付加的に備える装置（３０１）。
【請求項１３】
請求項１２に記載の装置（３０１）において、
電子制御ユニット（３０２）、３軸加速度センサ（３０３）、および送信装置（３０４）が共通のケーシング内に配置されている装置（３０１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衝突強度を決定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術により、衝突を検出するための様々な方法が知られている。これらの方法では１次元の加速度値が受信され、評価される。設定された閾値を超えた場合には受動的な拘束手段を制御することができる。
【発明の概要】
【０００３】
本発明は、衝突強度を表す信号を生成する方法であって、
それぞれ異なる空間方向の加速度を表す少なくとも３つの信号を受信するステップと、
３つの信号から、方向に依存しない変数を計算するステップと、
時間窓にわたって方向に依存しない変数の積分値を求めるステップと、
求められた積分値に基づいて、衝突強度を表す信号を生成するステップと、
を備える方法を記載している。
【０００４】
この方法は、好ましくは車両において衝突を検出するために実施することができる。
【０００５】
この方法の利点は、加速方向に依存せずに衝突強度を決定可能なことである。３つの信号は異なる空間方向の加速度を表し、これらの空間方向によって３次元空間がカバーされる。最も簡単な場合には、空間方向を表すそれぞれ２つのベクトルが垂直に交わる。３つの信号から方向に依存しない変数を求める場合には、方向に依存しないスカラーが形成される。衝突強度は、衝突の強度として理解される。本発明では、衝突強度は、特に、例えば障害物、他の車両、歩行者、ショッピングカート、または野球のバットなどのスポーツ機器が車両に衝突する場合の衝突強度として理解される。
【０００６】
方法は、例えば、異なる空間方向の３つの加速度を検出することができる装置で実施され、この方法により、加速度センサの組込み位置および組込み方向とは無関係に衝突強度が検出される。装置の向きもしくは空間方向または測定方向は、運転時に変更することもできる。これにより、エラーの少ない、用途に適した製品を作製することができる。
【０００７】
本発明の好ましい一実施形態では、方向に依存しない変数から重力加速度を表す値を減算することによって、方向に依存しない変数の適合が行われる。
【０００８】
この実施形態は、重力加速度を極めて簡単に考慮することができ、重力加速度に基づいた大きすぎる衝突強度が検出されることはないという利点をもたらす。重力加速度は、この実施形態では方向に依存せずに減算され、したがってスカラーにも相当する。
【０００９】
本発明の別の実施形態では、３つの信号のうちの少なくとも１つの信号から重力加速度を表す少なくとも１つの値を減算することによって、３つの信号のうちの少なくとも１つの信号の適合が行われる。
【００１０】
この実施形態は、方向に依存して重力加速度を考慮することが可能であるという利点をもたらす。空間方向の向きに応じて、重力加速度を３つの信号から異なる割合で減算することができる。方向に依存して考慮することにより、衝突強度をより正確に決定することが可能である。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態では、３つの信号のローパスフィルタ処理が行われる。
【００１２】
この実施形態は、高周波数振動によって衝突強度が歪曲されることがないという利点をもたらす。必ずしも加速度を測定するセンサの近傍で衝突強度を検出することが望ましいわけではないので、低い周波数は、信頼性の良い測定を行うためにより適している。車両内に取り付けられており、車両（装置ではない）との衝突強度を検出することが望ましい独立した装置において方法が実施される場合には、堅い物体によって装置に軽い打撃が加えられた場合にも、極めて高い加速度ピークが誘起される。このような妨害の原因を抑制するために、対応する加速度ピークをフィルタ処理することができる。
【００１３】
本発明の好ましい実施形態では、積分値が連続的に求められる。
【００１４】
一実施形態は、測定が行われず、起こり得る衝突を逃しかねない無駄時間が生じないという利点をもたらす。走査がデジタル化され、離散時間式に行われるので、この場合、「連続的」は最小限の走査に関係している。したがって、積分値は、いわば「離散時間式に連続的に」求められる。
【００１５】
本発明の好ましい実施形態では、積分値とあらかじめ定義された閾値との比較が行われる。
【００１６】
この実施形態は、衝突強度を正確に決定することが可能であり、誤作動が生じないという利点を有する。
【００１７】
本発明の好ましい一実施形態では、衝突強度を表す信号を外部の受信装置および／または携帯端末に伝送するために送信装置の制御が行われる。
【００１８】
この実施形態は、衝突強度を表す信号が、衝突の場所とは異なる場所で受信可能であり、評価可能であるという利点をもたらす。したがって、１人以上の人員または１つ以上の機器によって衝突を同時に感知することができ、人員または機器は随意の場所に位置していてもよい。伝送は、例えば移動通信、無線通信、インターネット、またはブルートゥース（登録商標）送信装置によって行うことができる。
【００１９】
さらに開示した方法の全てのステップを実施するように構成されたコンピュータプログラムが請求される。さらにコンピュータプログラムが保存された機械読取可能なメモリ媒体が請求される。
【００２０】
さらに、開示された方法の全てのステップを実施するように構成された電子制御ユニットが請求される。
【００２１】
さらに電子制御ユニットおよび異なる３つの空間方向に加速度を検出することができる３軸加速度センサを含む装置が請求される。
【００２２】
装置の好ましい一実施形態では、この装置は、衝突強度を表す信号を外部の受信装置および／または携帯端末に伝送するための送信装置を付加的に備える。
【００２３】
装置の好ましい一実施形態では、電子制御ユニット、３軸加速度センサ、および送信装置が共通のケーシング内に配置されている。
【００２４】
これにより、衝突強度を表す信号を生成するために使用することができる携帯可能な小型の装置を製造することが可能である。装置は、後から装備するために使用することもでき、装置の所有者もしくは対応する装置が取り付けられた車両の乗員のための安全性の向上に貢献する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】方法の概略的なフロー図である。
【図２】方法を示す別のフロー図である。
【図３】装置の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図３は、装置３０１の実施可能な概略図を示す。装置３０１は電子制御ユニット３０２、３軸加速度センサ３０３、および送信装置３０４を含む。センサ３０３の測定方向を表すベクトルのそれぞれ２つが互いに垂直に交わる。これらの異なる構成要素３０２，３０３，３０４は共通のケーシング３０５の内部に配置されている。しかしながら、代替的には、構成要素３０２，３０３，３０４を異なるケーシングの内部に格納することも可能である。
【００２７】
装置３０１は車両で使用するために適しており、車両の様々な位置に取り付けることができる。例えば、トランク、グローブボックス、またはこの実施例ではシガーソケットに取り付けることができる。好ましくは、シガーソケットに取り付けた場合に装置３０１に電圧を供給することができる。他の実施例では、電圧は独立した電圧源、例えば電池によって供給される。装置３０１は携帯可能であり、あらゆる車両に使用することができる。この実施例では、装置３０１は自動車、特に乗用車で使用するために適している。トラックまたはモーターサイクルなどの他の車両で使用することももちろん可能である。
【００２８】
電子制御ユニット３０２では、図１に概略的に示し、開示した方法が実施される。方法はステップ１０１で開始される。
【００２９】
ステップ１０２では、３軸加速度センサ３０３によって検出された信号が制御ユニット３０２によって受信される。信号は、それぞれ３つの異なる空間方向に検出された加速度測定値に相当する。この場合、空間方向を表すベクトルのそれぞれ２つが互いに垂直に交わる。したがって、ベクトルおよび共通の参照点によって、デカルト座標が形成可能である。この実施例のように３次元の加速度測定が可能な構成が既知であれば、３軸加速度センサが他の測定方向を備えることも可能である。
【００３０】
随意に、信号は受信後にローパスフィルタ処理されてもよい。このためには、特に周波数応答が定められた限界周波数後に著しく折れ曲り、したがって、この周波数の著しい減衰が生じるフィルタが適している。この実施例では、限界周波数が自由に調節可能なチェビシェフフィルタが使用される。衝突強度を表す信号を信頼性良く生成するためには、約１０Ｈｚの限界周波数が好ましいことが判明した。しかしながら、使用されるアルゴリズムに応じて著しく異なる限界周波数を考慮することもでき、限界周波数は、例えば５Ｈｚ〜１００Ｈｚの間であってもよい。
【００３１】
受信される信号をフィルタ処理する代わりに、既にフィルタ処理された信号を受信することもできる。信号は、例えば独立したユニットによってあらかじめフィルタ処理されてもよいし、または信号を送信するセンサによってあらかじめフィルタ処理されてもよい。さらに、フィルタ処理されていない信号にアルゴリズムを適合させることもできる。
【００３２】
ステップ１０３では、３つの信号から、方向に依存しない変数の計算が行われる。方向に依存しない変数を計算するためには、多次元のデータセットに１次元の値を割り当てることができるあらゆる数学的な方法を使用することができる。例えば、個々の方向の値を加算することもできるし、または重み付けされた、および／または２次および／または３次の合計を形成することもできる。少なくとも３つの信号から、加速度を表す方向に依存しない変数を示す１次の値を計算するために適したあらゆるアルゴリズムを考慮することができる。
【００３３】
この実施例では、ステップ１０３において、ローパスフィルタ処理された３つの信号から形成可能な加速度ベクトルの値の計算が行われる。加速度ベクトルは、ローパスフィルタ処理された３つの空間方向の信号をベクトル的に加算することによって得られる。値の形成は、ベクトル計算にしたがって、異なる空間方向の部分の２乗を合算し、続いて求められた合計の平方根を形成することによって行われる。
【００３４】
これまでに考慮されなかった重力加速度により起こり得るエラーを補正するためには複数の方法を使用することができる。方向に依存しない変数から重力加速度を表す値を減算することによって、方向に依存しない変数の適合を行うことができる。この実施例では、求められた値から重力加速度を表す値が引き算される。この値は、実際の重力加速度の値に正確に相当している必要はなく、随意に適合させることができる。
【００３５】
方向に依存しない変数の計算後ではなく、ステップ１０３の前に重力加速度を考慮することも可能である。数ミリ秒から数秒、または数分であってもよい所定の時間にわたって加速度を連続的に測定することにより、装置３０１の向きに依存して、受信した信号のうちの少なくとも１つの信号のずれを調節することが望ましい。重力加速度を表すこのずれを検出後にベクトル的に減算するか、もしくは信号から減算することができ、これにより同様に重力加速度を補正することが可能である。重力加速度の補正は、好ましくはフィルタ処理された信号によって行われるが、もちろんフィルタ処理されていない信号によって行うこともできる。続いてステップ１０３において方向に依存しない変数を計算する場合には、補正された信号が用いられる。
【００３６】
ステップ１０４では、方向に依存しない変数の積分値が所定の時間窓にわたって決定される。この実施例では、重力加速度の影響を既に考慮した値が積分される。積分は、用途および適用性に応じて異なる長さに選択することができる所定の時間窓にわたって行われる。衝突強度を表す信号を信頼性良く生成するためには、約６０ｍｓの時間窓が好ましいことが判明した。積分は、この場合、個々の測定値の合算として理解される。合算された測定値の正確な数は、積分時間もしくは時間窓、および測定値の走査に依存している。
【００３７】
積分値の検出はこの実施例では連続的に行われる。信号の離散時間式の走査および検出に基づいて、「連続的」とは、この場合、最小限の走査時間で積分値を再計算することとして理解される。
【００３８】
ステップ１０５では、検出された積分値に基づいて、衝突強度を表す信号の生成が行われる。したがって、積分値の変数に依存して、異なる衝突強度を表す信号が生成される。信号は、例えば、１〜１００までの範囲の衝突指標値を含んでいてもよい。０〜１００の間で設定可能な範囲は、例えば、駐車時の接触、軽度または重度の衝突など、異なる衝突強度に割り当てることができる。
【００３９】
随意に、生成される信号に応じて異なる処理を行うことができる。例えば、衝突強度を表す信号を外部の受信装置および／または携帯端末に伝送するための送信装置３０４の制御を行うこともできる。したがって、装置の所有者に、所有者のスマートフォンの対応アプリによって、または携帯電話でＳＭＳによって、車両との衝突を直接に知らせることができる。高い衝突強度が検出され、救急車の使用が不可欠であるかもしれない場合には、救急センターに信号を伝送することも可能である。
【００４０】
方法はステップ１０６で終了する。方法はループとして実施することもでき、それぞれのサイクル終了後に方法は再び最初から開始される。
【００４１】
図２は、電子制御ユニット３０２で実施することができる別の方法のフロー図を示す。方法はステップ２０１で開始される。
【００４２】
ステップ２０２は、３軸加速度センサ３０３によって検出された３つの信号が制御ユニット３０２によって受信されるステップ１０２に対応している。
【００４３】
ステップ２０３では、３つの信号のローパスフィルタ処理が、限界周波数を１０Ｈｚに設定したパラメータ調整可能なチェビシェフフィルタによって行われる。
【００４４】
ステップ２０４では、ローパスフィルタ処理された３つの信号から得られる加速度ベクトルの値の計算が行われる。ローパスフィルタ処理された３つの信号は、それぞれ異なる空間方向の加速度を時間の関数として表す。３つの信号のベクトルの加算によって、時間の関数である加速度ベクトルが求められる。この加速度ベクトルから、個々の信号の二乗の合計、続いて合計の平方根を求めることによってこの値が得られる。
【００４５】
続いてステップ２０５で、計算されたこの値から、例えば１ｇに相当してもよい重力加速度を表す値が引き算される。
【００４６】
このようにして生じた値から、ステップ２０６で窓関数が形成される。窓関数は連続的に計算される。加速度の走査はもちろん離散時間式に行われるので、窓関数の形成はいわば連続的に行われる。走査は例えば２ｍｓで行われ、２ｍｓ毎に新しい窓関数が形成される。有意義な時間窓は、例えば６０ｍｓであり、窓積分を形成するためにはそれぞれ３０個の値が加算される。それぞれ次の窓関数のためには、実際の測定値が計算に使用され、最後の窓関数からの最も古い測定値はもはや考慮されない。この実施例では、方法を繰り返し実施することにより、いわば「連続的な」窓関数の形成が行われる。したがって、サイクル毎にちょうど１つの窓関数が形成される。
【００４７】
ステップ２０７では、求められた窓関数があらかじめ設定された閾値と比較される。この閾値は、例えば騒音閾値であってもよく、この騒音閾値までは特別な事故は推定されず、したがって衝突は生じていない。実際に計算された窓関数がこの騒音閾値未満であった場合には、方法はステップ２０２に戻り、測定値が新たに受信される。
【００４８】
騒音閾値が、求められた窓関数を超えた場合には、ステップ２０８で衝突指標の計算が行われる。この衝突指標は、較正された倍率、窓関数からの減算、および閾値から構成される。閾値は、この実施例では騒音閾値に相当する。倍率は、例えば１に設定され、窓関数と閾値の差を掛け合わせる。０から１００までの衝突指標値で示される自由に定義可能な衝突強度限界は、駐車時の接触と重大な事故とを区別することができる。
【００４９】
計算した衝突指標に依存して、外部の受信装置および／または携帯端末に信号を伝送するために送信装置３０４の対応した制御を行うことができる。
【００５０】
方法はステップ２０９で終了する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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